至芯科技ZX-2开发板测评_南盗

南盗 · 发表于 2014-4-30 11:07:17

本帖最后由南盗于 2014-5-3 16:52 编辑

从研一来，陆陆续续学FPGA有近两年，我能说我怎么还这么菜嘛。。

前些天本来已经拿到华为的offer了，数字芯片，可惜不能去，太折磨我了。不多说了，进入评测吧。
首先评价一下至芯科技的这一款开发板
板卡尺寸：14*8

此款开发板定义为入门级开发板是非常合适的，板卡上的外设大多是我们非常熟悉，有很多都是我们在玩单片机的时候就接触到的，这样也可以体会到FPGA开发和单片机的开发的异同吧。
上一次测评中jephen把板卡上的芯片，功能模块和接口都说的很明白了，说的很清楚，这里借用一下，哈哈，勿怪，勿怪。
板卡上主要芯片、功能模块和接口：
1.FPGA主芯片：ALTERA 公司Cyclone IV系列的EP4CE6E22C8。Cyclone IV系列是ALTERA公司推出的被市场广泛认可的低成本、低功耗的FPGA系列。该芯片有6272个逻辑单元（LE），270Kbits嵌入式存储器，15个嵌入式18×18乘法器，2个通用PLL，10条全局时钟网络，8个用户IO块，最大用户IO个数为91。
板卡提供JTAG和AS两种配置FPGA接口，JTAG方式主要用于板卡调试，下载速度快，但程序不会写入存储器，掉电后需要重新用JTAG下载后FPGA才能工作。AS方式可以将配置程序烧写到非易失存储器中，掉电再次上电后FPGA可以从存储器中读取配置开始工作。用户可根据板卡上的丝印选择对应的配置接口连接下载线进行FPGA配置。
注：也可以通过JTAG将jic文件配置EPCS，我经常这么做的@jephen
2.存储器：ZX-2上有三种存储器：SDRAM（hynix公司的HY57V281620A，容量128Mbit），E2PROM（micochip的24LC64，容量64Kbit)，FLASH(ST公司的M25P16，容量16Mbit)。其中M25P16是FPGA配置信息存储芯片，板卡所选的FPGA型号芯片的配置文件大约2Mbit，剩余容量可供用户使用。
3.电源：ZX-2板卡通过B型USB接口与PC机USB连接的5V电压来供电，通过AMS1117芯片产生3.3V，2.5V，1.2V三种电压。
4.时钟：ZX-2上有一个50M的晶体振荡器，该时钟通过专用时钟管脚引入FPGA。FPGA内部有2个通用PLL，该时钟可以作为PLL的输入时钟用来生成所需要的其他频率的时钟。
5.USB-RS232接口：ZX-2板卡上的B型USB接口除了是供电接口外，也是USB-RS232模块与PC进行通信的接口。板卡选用Prolific公司生产的PL2303作为USB-RS232的转换芯片，该器件作为USB-RS232双向转换器，一方面从主机接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给外设；另一方面从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送回主机。这些工作全部由器件自动完成，开发者无需考虑固件设计。
6.VGA接口：VGA接口与FPGA直接使用电阻分压进行数模转换，由FPGA产生8bit图像数据信号和行场同步信号，可实现256色显示。
7.PS2接口：ZX-2提供了一个PS2接口，可外接PS2接口的鼠标和键盘，PS2直接引入了FPGA内部，可以在FPGA内部编写代码模块来解析鼠标或键盘的输入信息。
8.AD/DA模块：ZX-2板卡选用TI公司的TLC549和TLC5620作为AD和DA转换芯片，其中TLC549可实现将电位器控制的电压作为输入的模拟信号进行AD转换，TLC5620可将FPGA输出的数字信号转换为模拟电压，并可在测量孔中测量实际转换得到的电压值。
9.7段数码管显示模块：ZX-2提供了一个有6个7段数码管的显示模块，FPGA通过译码芯片74HC138来控制数码管的显示。低电平时点亮对应的显示段。
10.轻触按键：ZX-2提供了4个轻触按键与FPGA相连，当按键按下时输入给FPGA低电平，松开按键时输入给FPGA高电平。
11.蜂鸣器：当FPGA输出低电平时蜂鸣器鸣叫。
12.LED灯：ZX-2提供了4个LED灯与FPGA相连，FPGA输出为低电平时点亮LED灯。
13.扩展接口：扩展接口为间距2.54mm的30 pin接插件，其中有5V,3.3V和地线各两根，用户可以用扩展IO数为24。

板卡评测：
本次试用板卡，大部分的外设在zx-2的资料都有例程，发现EEPROM这个没有例程，而且发现有例程中在使用原理图输入和波形文件，个人现在觉得应该和EDA软件一起进步，这两个东西是不是应该放弃了啊@至芯科技（纯属个人感觉。。。）
另外：板卡是usb供电，但是我以为还是有一般的电源接口，我个人还是喜欢有电源接口的，能不能兼顾一下呢？？
还有：能不能弄个1602的接口出来呢？这样很方便，即使板卡可以不包括1602，个人入门级板卡有个1602是必要的。
本次测评包括两个实验：超声波和EEPROM读写
测评一：超声波检测+数码管显示
测评实验目标：超声波检测前方障碍物，距离显示到数码管上，当距离在小于30cm时，有一个led灯亮，beep报警。
测评实验内容：RTL仿真+signaltap调试+上板验证
1.原理：DYP-ME007超声波测距模块可提供3cm--3.5m的非接触式距离感测功能，图为DYP-ME007外观，包括超声波发射器、接收器与控制电路。其基本工作原理为给予此超声波测距模块一触发信号后发射超声波，当超声波投射到物体而反射回来时，模块输出一回响信号，以触发信号和回响信号间的时间差，来判定物体的距离。

2.模块接线： +5V 接VCC
触发信号输入（10us的TTL脉冲） Trig
回响信号输出（输出TTL电平信号，与射程成比例）
OUT不接（也有些超声波没有这个引脚）
GND接地
注意：不要带电连接。
3. 模块时序图

需要提供一个短期的10us脉冲触发信号。该模块内部将发出8个40Khz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号，它是一个脉冲的宽度成正比的距离对象，为了保证发射信号对回响信号的影响，触发信号的周期最好去60ms，太小了有影响，太大了测的不准。
计算公式：回响电平的宽度为某us，计算为us/58=cm，即将测得的回响电平的宽度（us单位），除以58，就得到了障碍物的距离。这个公式很好理解，其实就是我们在初中物理的一个回声的公式s=ct/2，我计算过了，和上面的公式是基本一致的。
4.FPGA设计
代码贴出来比较乱，就等下上传附件吧。
仿真测试：
在testbench中，让echo维持高电平分别为500000ns即500us，用理论得500/58=8.62cm，小数让我给省略了，再让echo维持高电平为2000000ns即2000us，用理论得2000/58=34.48，并且障碍物在小于30的时候报警，有个beep和led，见如下图：

测试结果：
这个是我手在超声波前面，小于30cm，可以看到led亮，并且数码管显示0016cm

这个是面前挺空旷的，距离测量为0170cm

这个是我站在面前，距离测量显示为0048cm

很奇怪的是：我的beep始终不响。。。
未完待续，因为板卡还没有到，先做个仿真来玩玩，代码等下注释后贴出来。